Ultrasone extractie van quillaja-saponinen
- Saponine-extracten van de Quillaja saponaria Molina boom zijn de belangrijkste bron van saponinen voor industriële toepassingen.
- Ultrasone extractie van Quillaja-saponinen levert saponinen van hoge kwaliteit op.
- Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om in korte tijd een hoge opbrengst aan Quillaja saponine-extract te produceren.
Quillaja Saponine-extract
Quillaja saponine extract (synoniemen: quillaja extracten, bois de Panama, Panama schors extracten, quillai extracten, Quillay schors extracten, zeepbast extracten) is een stof die wordt gewonnen uit de Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) boom. Het Quillaja-extract bestaat uit meer dan 100 triterpenoïde saponinen. De belangrijkste aanwezige saponinen zijn glycosiden van quillaïnezuur. Andere belangrijke componenten zijn polyfenolen en tannines, evenals kleine hoeveelheden zouten en suikers. Quillaja extract wordt geproduceerd door middel van waterige extractie van de gemalen binnenste bast of hout van gesnoeide stammen en takken van de Quillaja saponaria boom. Aangezien Quillaja saponine-extracten zowel oppervlakteactieve stoffen als fenolverbindingen bevatten, zijn ze buitengewoon interessant voor de formulering van gevoelige functionele voedselingrediënten en hun bescherming tegen oxidatie.
Het gebruik van saponinen als natuurlijke emulgatoren neemt aanzienlijk toe door de toenemende vraag naar gezonde, natuurlijke producten zonder synthetische toevoegingen. Quillaja-saponinen zijn geweldige emulgatoren voor O/W-emulsies en nano-emulsies en hebben zeer goede effecten laten zien in verschillende formules zoals dranken en oliemengsels. Een veelgebruikte toepassing van Quillaja saponine-extract is de emulgering van CBD-oliënDoorschijnende dranken en geschuimde voedingsproducten. Quillaja saponinen kunnen alleen of in combinatie met andere emulgatoren worden gebruikt.
Q-Naturale® is een levensmiddelenadditief op basis van Quillaja schorssaponinen, dat door de FDA is goedgekeurd als een effectieve emulgator voor voedingsmiddelen en dranken. Naast emulgator worden Quillaja-saponinen gebruikt in farmaceutische formules voor hun antibacteriële, antivirale, antifungale, antiparasitaire, antitumor-, hepatoprotectieve en immunoadjuvante eigenschappen.
- Superieure opbrengst
- Extractie met hoge snelheid – binnen enkele minuten
- Extracten van hoge kwaliteit – Mild, niet-thermisch
- Groen oplosmiddel (d.w.z. water)
- Kosteneffectief
- Eenvoudige en veilige bediening
- Lage investerings- en operationele kosten
- 24/7 werking onder zware omstandigheden
- Groene, milieuvriendelijke methode
120L Ultrasone Batch Extractie van Botanische Producten met UIP2000hdT en Roerder
Casestudie van ultrasone extractie van saponinen uit Quillaja
Om een Quillaja-extract van hoge kwaliteit te bereiden, dat de gewenste functionaliteiten biedt als voedings- en farmaceutisch additief, moeten de actieve fytochemicaliën, namelijk saponinen, worden geïsoleerd. De Quillaja saponine is een triterpeensaponine geïsoleerd uit de bast van de zeepboom. Ultrasone cavitatie bevordert de extractie door het contact tussen vaste stoffen en vloeistof te verbeteren en de massaoverdracht te vergroten.
Cares et al. tonen in hun onderzoek duidelijk aan dat ultrasoon geassisteerde extractie (UAE) het extractieproces van bioactieve bestanddelen uit Quillaja Saponaria Molina kan verbeteren. Ze gebruikten Quillaja hout- en schorssnippers en extraheerden de saponinen in water met behulp van sonicatie, zodat het eindproduct alleen natuurlijke ingrediënten en grondstoffen bevat en gebruikt kan worden in voedselproductieprocessen. Als niet-thermische extractiemethode werd de extractietemperatuur tijdens de ultrasoonbehandeling constant op 20ºC (68ºF) gehouden. Het extractierendement nam aanzienlijk toe met de sonicatieperiode van 10 tot 30 minuten. De opbrengsten van 20 minuten bij 20ºC in de ultrasoon gestuurde extractie waren vergelijkbaar met die van de conventionele methode met 3 uur extractie bij 60ºC.
Ultrasone apparaten worden gebruikt om langdurig stabiele o/w-emulsies te bereiden met Quillaja saponine-extract om de emulsie fysisch en chemisch te stabiliseren. Klik hier om meer te lezen over ultrasoon emulgeren!
Ultrasone afzuigers met hoge prestaties
Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van hoogwaardige ultrasone processors voor de productie van hoogwaardige extracten van plantaardige producten.
Het brede productassortiment van Hielscher varieert van kleine, krachtige ultrasone laboratoria tot robuuste bench-top en volledig industriële systemen, die ultrasoon geluid met hoge intensiteit leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bioactieve componenten (bijv. quercetine, cafeïne, curcumine, terpenen enz.). Alle ultrasone apparaten van 200W naar 16,000W hebben een gekleurd display voor digitale bediening, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, browser-afstandsbediening en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotroden en flowcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) zijn autoclaveerbaar en eenvoudig te reinigen. Al onze ultrasone apparaten zijn gebouwd voor 24/7 gebruik, vereisen weinig onderhoud en zijn eenvoudig en veilig te bedienen.
Een digitaal kleurendisplay zorgt voor een gebruiksvriendelijke bediening van de ultrasone apparatuur. Onze systemen kunnen lage tot zeer hoge amplitudes leveren. Voor de extractie van chemische verbindingen zoals astaxanthine bieden we speciale ultrasone sonotrodes (ook wel ultrasone sondes of hoorns genoemd) die geoptimaliseerd zijn voor de gevoelige isolatie van hoogwaardige actieve stoffen. De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24/7 onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen te werken.
De nauwkeurige regeling van de ultrasone procesparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en processtandaardisatie. Hielscher's geautomatiseerde ultrasone extractiesystemen op industriële schaal zijn ontworpen voor een hoge productiecapaciteit van extracten van superieure kwaliteit, terwijl tegelijkertijd arbeid, kosten en energie worden bespaard.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur/referenties
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Internationaal Congres over Ultrasoon onderzoek, Universidad de Santiago de Chile, januari 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponinen van Quillaja saponaria en Quillaja brasiliensis: Bijzondere chemische kenmerken en biologische activiteiten. Moleculen. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulering van saponine gestabiliseerde nano-emulsie door ultrasone methode en de rol ervan om de afbraak van quercitine te beschermen tegen UV-licht. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Extractie en Isolatie van Saponinen. In: Satyajit D. Sarker en Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Fysische stabiliteit van nano-emulsies met emulgatormengsels: Vervanging van tween 80 door quillaja saponine. LWT – Voedselwetenschap en -technologie 111, 2019. 760-766.
Wetenswaardigheden
Over de Quillaja boom en zijn Saponinen
De Quillaja Saponaria Molina boom, ook wel bekend als Zuid-Amerikaanse soaptree, groeit van nature veel in Chili. De Quillaja Saponaria boom (familie Rosaceae) is een grote groenblijvende boom met een dikke bast, inheems in verschillende Zuid-Amerikaanse landen, met name Bolivia, Chili en Peru.
Quillaja saponine extract bevat voornamelijk saponinen, maar ook polyfenolen, tanninen en in kleine hoeveelheden zouten en suikers. De Quillaja saponinen zijn moleculen die zijn opgebouwd uit een triterpenische kern met twee suikerketens. Deze suikerketens geven de saponinen een hydrofiele eigenschap (= oplosbaar in water), terwijl de triterpenische kern hydrofoob is (= waterafstotend). Dit is een amfotisch tenside, waardoor saponinen een niet-ionische tensoactieve eigenschap hebben, waardoor de oppervlaktespanning kan worden verlaagd, hydrofobe producten in waterige oplossingen kunnen worden opgelost en micro-/nano-emulsies kunnen worden gevormd.
In de Quillaja boom bevat de bast ongeveer 5% van de saponinen, terwijl het hout ongeveer 2% saponinen bevat.
Omdat saponinen natuurlijke stoffen zijn met goede schuim- en emulgeereigenschappen, worden ze vaak gebruikt als schuimmiddelen in de voedings-, dranken- en bierindustrie, als oppervlakteactieve stoffen in cosmetica, als additieven in agrochemische producten en diervoeding, en als hulpstoffen in vaccins.
De quillaja-extracten worden geproduceerd met een waterige extractie; er worden geen andere oplosmiddelen gebruikt. Het eindproduct, een ruw of gezuiverd extract, in vloeibare of poedervorm, bevat alleen natuurlijke ingrediënten en grondstoffen die zijn toegestaan voor gebruik in voedselproductieprocessen. (Cares et al. 2009)
Wat zijn Saponinen?
Het woord saponine is afgeleid van het Latijnse woord sapo, dat zeep betekent. Saponinen zijn fytochemicaliën, die voornamelijk maar niet uitsluitend in planten worden aangetroffen, die schuimende eigenschappen vertonen en bestaan uit polycyclische aglyconen die aan een of meer suikerketens zijn gebonden. Het aglyconendeel, dat ook sapogenine wordt genoemd, is ofwel een steroïde (C27) of een triterpeen (C30). Het schuimende vermogen van saponinen wordt veroorzaakt door de combinatie van een hydrofoob (in vet oplosbaar) sapogenine en een hydrofiel (in water oplosbaar) suikerdeel. [Majinda, 2012: p. 515] Plantaardige materialen met veel saponinen worden van oudsher gebruikt als emulgatoren. Bekende voorbeelden van planten die rijk zijn aan saponinen zijn zeepbast (Quillaja saponaria; Rosaceae), zeepkruid (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) en shikakai poeder (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponinen zijn amfipathische glycosiden met een hoog moleculair gewicht, die structureel een of meer hydrofiele glycosidegroepen hebben die gecombineerd zijn met een lipofiel triterpeenderivaat. Vooral in de farmaceutische industrie hebben saponinen veel aandacht getrokken vanwege hun verschillende biologische eigenschappen, waaronder hun vermogen om een immuunrespons te stimuleren, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor hulpstoffen.
Alles wat u moet weten over ultrasone extractie
Ultrasone extractie (UAE), ook wel sono-extractie genoemd, is een zeer efficiënte, groene extractiemethode om bioactieve stoffen zoals eiwitten, vitaminen, polyfenolen, natuurlijke pigmenten, lipiden enz. uit plantaardige matrices te isoleren. Ultrasone extractie is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie.
Wanneer intense ultrageluidsgolven worden toegepast op vloeibare systemen, treedt akoestische cavitatie op, wat het fenomeen is van het ontstaan, de groei en het uiteindelijk instorten van vacuümbellen (zie onderstaande afbeelding). Tijdens de voortplanting van de ultrageluidsgolven oscilleren en groeien de vacuümbellen totdat ze een punt bereiken waarop ze geen energie meer kunnen absorberen. Op het hoogtepunt van de bellengroei storten ze heftig in elkaar, wat plaatselijk thermische, mechanische en chemische effecten veroorzaakt. De mechanische effecten omvatten hoge drukken tot 1000atm, turbulenties en intense schuifkrachten. Deze krachten verstoren de celwanden en bevorderen de massaoverdracht tussen het inwendige van de cel en het oplosmiddel, waarbij bioactieve stoffen vrijkomen in de omringende vloeistof (d.w.z. het oplosmiddel).
Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de bijbehorende hydrodynamische schuifkrachten
Ultrasone vast-vloeistof extractie van verbindingen uit plantaardige stoffen en celweefsel is goed onderzocht. De toepassing van zeer intense ultrasone golven bevordert het extractieproces aanzienlijk. Naast procesintensivering – wat resulteert in een hogere opbrengst en een kortere extractietijd – thermische afbraak en verlies van temperatuurgevoelige bestanddelen wordt voorkomen omdat ultrasone behandeling een niet-thermische behandeling is. Bovendien heeft ultrasone extractie lage investerings- en operationele kosten, vermindert het het gebruik van oplosmiddelen en/of maakt het het gebruik van groenere oplosmiddelen mogelijk, waardoor het een economische en milieuvriendelijke extractietechniek is. Ultrasoon geassisteerde extractie (UAE), die conventionele extractiemethoden overtreft, is overgenomen uit de voedingsmiddelenindustrie om bioactieve stoffen te produceren met economische voordelen.
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme tijdens ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].
Krachtige ultrasone processors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.